论文摘要
珊瑚礁生态系统中普遍存在着激烈的生存竞争。许多低等无脊椎动物，如柳珊瑚、软珊瑚等，缺乏有效的物理防御手段，必须依赖于其化学防御体系，才能在激烈的竞争中繁衍生存。生态学研究发现，海洋无脊椎动物的共附生微生物可能参与了宿主生态学活性化合物的生物合成，如海葵毒素，芋螺毒素等。海洋高盐、高压、低温、寡营养、低光照等特殊的生存条件，使得这些共附生微生物形成了独特的代谢机制，能够产生许多结构新颖、活性独特的次级代谢产物。其中许多次级代谢产物具有防污损、拒捕食、鱼毒等化学生态学活性，同时这些化合物往往也具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤等药理学活性。因此，海洋无脊椎动物共附生微生物次级代谢产物的研究对化学防御物质和海洋药物先导化合物的筛选和发现都具有重要意义。本研究从珊瑚等海洋低等无脊椎动物中分离共附生真菌。在化学生态学活性指导下，重点运用抗藤壶Balanidae amphitrite污损活性模型，选择3株柳珊瑚共附生真菌为研究对象，包括曲霉属真菌（Aspergillus sp. XS-2009-0B15和Aspergillus sp. XS-2009-0066）和散囊菌属真菌（Eurotium sp. XS-2009-00E6），从真菌发酵产物中筛选发现抗污损活性化合物。综合运用硅胶柱层析、凝胶柱层析与半制备HPLC等分离手段，利用NMR, MS, UV, CD, IR, X-ray等波谱学技术，并结合多种化学方法，从真菌发酵产物中分离鉴定了83个化合物，其中31个为新化合物。涉及10种结构类型，包括肽类化合物（6个），喹啉酮生物碱（4个），木脂素类（2个），苯甲醛衍生物（8个），吲哚生物碱类（24个），核苷类化合物（4个），蒽醌及衍生物（16个），细胞松弛素类（2个），甾体类（5个）和联苯醚类（6个）。对联苯醚类化合物44和47进行了化学修饰，通过酰基化、烷基化、溴化反应获得联苯醚系列衍生物8个（44a–44g；47a）。对其中一株产肽类曲霉真菌Aspergillus sp. XS-2009-0B15进行了氨基酸前体添加实验，发现了含L-Met的新lumazine肽类化合物1，并且发酵主产物5的产量也明显提高，说明添加的L-蛋氨酸参与了该类化合物的生物合成。通过Marfey法等化学方法确定了肽类化合物的绝对构型，通过二级质谱确定了环肽化合物6的氨基酸连接序列。首次获得了化合物22和32的单晶结构，并通过CD谱及22的X-ray单晶结构修正了化合物22–24的绝对构型。首次发现苯甲醛类化合物的δ-内酯环结构及外消旋化现象，并对外消旋体进行了手性拆分。重点运用防藤壶B. amphitrite幼虫附着活性模型，对化合物的抗污损活性进行了筛选评价，发现多个活性化合物。如，喹啉酮化合物10的防藤壶幼虫附着活性EC50小于0.02μg/mL，而对藤壶幼虫的毒性较小（LC50=6.25μg/mL）；木脂素类化合物12的防藤壶幼虫附着活性EC50值为2.10μg/mL，而对藤壶幼虫的毒性较小（LC50=50μg/mL），这两个化合物均为高效低毒天然产物。其余结构类型化合物，如联苯醚类化合物（42–47）、细胞松弛素类化合物（13,14）、（山口）酮类化合物（56）均显示了较强的抗藤壶污损活性。同时，对这些抗污损活性化合物进行了斑马鱼鱼毒、微藻克生、卤虫致死等化学生态学活性测试，发现某些抗污损活性化合物往往也具有其他化学防御活性。如，抗污损活性显著的联苯醚化合物47对斑马鱼Danio rerio胚胎的24h卵凝结EC50值为4.4μg/mL，对斑马鱼D. rerio72h致死EC50值达到3.0μg/mL，同时该化合物对米氏凯伦藻Karenia mikimotoi和赤潮异湾藻Heterosigma akashiwo有较强的生长抑制作用，其EC50值分别为1.16μg/mL和4.36μg/mL。这些化合物具有综合的化学生态学效应。综上所述，本研究在化学生态学作用指导下，从柳珊瑚来源真菌次级代谢产物中追踪分离活性天然产物，筛选发现抗污损活性化合物，为新型高效、低毒、天然海洋生物防污剂的研究开发提供了生物资源和化合物基础。